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2010 Fiscal Year Annual Research Report

力学環境に適応する血管壁リモデリングメカニズムの工学的モデルの構築

Research Project

Project/Area Number 21700457
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

坂元 尚哉  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (20361115)

Keywords生物・生体工学 / 生物物理 / 細胞・組織 / 力学刺激 / リモデリング / 血管内皮細胞 / 細胞外基質分解酵素
Research Abstract

1.せん断応力に対する内皮細胞のMMPおよびTIMP産生変化
内皮細胞に流れ刺激負荷を行い細胞外基質分解酵素であるMMPと抑制因子であるTIMPの産生変化を調べた.低せん断応力環境である0.1Paから高せん断応力環境を想定した10Paまでのせん断応力を内皮細胞に24時間負荷した.その後培養液中に含まれるMMP-1,-2,-9および抑制因子TIMP-1,-2量をウェスタンブロッティング法およびドットブロッティング法にて評価した.1~2Paを中心にして,せんだん応力値の増加および減少に伴いに全てのMMP産生量およびTIMP-1産生量の増加が見られた.それぞれのMMP活性をさらに検討するためMMPとTIMPの比を評価した結果,1~2Paのせん断応力環境でMMPとTMIPの比が最も低くなった.生理的なせん断応力環境においてMMP活性が抑制されていることが示唆された.
2.せん断応力勾配負荷による内皮細胞の機能変化
前年度作製した空間的せん断応力勾配を内皮細胞に負荷できるT型フローチャンバを用いて,せん断応力勾配が内皮細胞機能に及ぼす影響を調べた.せん断応力負荷後,リアルタイムPCRを用い,MMP-1,-2,-9およびTIMP-1,また血管壁リモデリングに係わる炎症性サイトカインであるインターロイキン(IL)-1,腫瘍壊死因子(TNF)-・,一酸化窒産生酵素(NOS)の内皮細胞mRNA発現を調べた.勾配がない環境に比べせん断応力勾配の存在によりMMP-9,IL-1,TNF-・・発現量の増加,NOSおよびTIMPの減少が見られた.せん断応力の大きさだけでなく,せん断応力勾配の存在も内皮細胞機能に影響を与えることが明らかになり,せん断応力勾配が存在する環境では内皮細胞の血管壁リモデリング機能が変化し病変形成が引き起こされる可能性が示唆された.

  • Research Products

    (14 results)

All 2010

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] Effect of spatial gradient in fluid shear stress on morphological changes in endothelial cells in response to flow2010

    • Author(s)
      N.Sakamoto
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 395 Pages: 264-269

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Measurements of strain on single stress fibers in living endothelial cells induced by fluid shear stress2010

    • Author(s)
      Y.Ueki
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 395 Pages: 441-446

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cyclic force applied to FAs induces actin recruitment depending on the dynamic loading pattern2010

    • Author(s)
      Y.Ueki
    • Journal Title

      The Open Biomedical Engineering Journal

      Volume: 4 Pages: 129-134

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Role of p120-Catenin in the Morphological Changes of Endothelial Cells Exposed to Fluid Shear Stress2010

    • Author(s)
      N.Sakamoto
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 398 Pages: 426-432

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Alteration of the material properties of the normal supra-spinatus tendon by nicotine treatment in a rat model2010

    • Author(s)
      R.Ichinose
    • Journal Title

      Acta Orthopaedica

      Volume: 81 Pages: 634-638

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Tyrosine Phosphorylation of Endothelial Cell-Cell Adhesion Proteins Induced by Shear Stress Gradient2010

    • Author(s)
      N.Sakamoto
    • Organizer
      BMES Annual Meeting 2010
    • Place of Presentation
      オースティン,米国
    • Year and Date
      2010-10-08
  • [Presentation] Sorting of microtubules by length using micro-grooves fabricated on a chip2010

    • Author(s)
      S.Sugita
    • Organizer
      BMES Annual Meeting 2010
    • Place of Presentation
      オースティン,米国
    • Year and Date
      2010-10-07
  • [Presentation] Spatial Gradient of Shear Stress Induces Phosphorylation of Cell-Cell Adhesion Proteins in Endothelial Cells2010

    • Author(s)
      N.Sakamoto
    • Organizer
      KIST-Tohoku Joint Symposium on Nanobiomedical Engineering
    • Place of Presentation
      ソウル,韓国
    • Year and Date
      2010-08-30
  • [Presentation] Effect of cyclic stretch on production of inflammatory cytokines from macrophages2010

    • Author(s)
      N.Sakamoto
    • Organizer
      The 6th World Congress on Biomechanics
    • Place of Presentation
      シンガポール,シンガポール
    • Year and Date
      2010-08-04
  • [Presentation] Effect of Spatial Gradient of Shear Stress on Morphological Responses of Endothelial Cells to Flow2010

    • Author(s)
      N.Sakamoto
    • Organizer
      Nano-Biomedical Engineering in the East Asian-Pacific Rim Region
    • Place of Presentation
      シンガポール,シンガポール
    • Year and Date
      2010-08-04
  • [Presentation] Spatial Gradient of Shear Stress Modulates Endothelial Cell Gene Expression Associated with Aneurysmal Remodeling2010

    • Author(s)
      T.Okumura
    • Organizer
      The 6th World Congress on Biomechanics
    • Place of Presentation
      シンガポール,シンガポール
    • Year and Date
      2010-08-04
  • [Presentation] Effect of Initial Morphology of Endothelial Cells on RhoGTPases Activation Induced by Fluid Shear Stress2010

    • Author(s)
      K.Nishio
    • Organizer
      The 6th World Congress on Biomechanics
    • Place of Presentation
      シンガポール,シンガポール
    • Year and Date
      2010-08-04
  • [Presentation] PI3-kinase Activity Regulates Lamellipodial Formation of Vascular Endothelial Cells Exposed to Shear Stress2010

    • Author(s)
      T.Anno
    • Organizer
      The 6th World Congress on Biomechanics
    • Place of Presentation
      シンガポール,シンガポール
    • Year and Date
      2010-08-04
  • [Presentation] Dynamic Lateral Imaging and Intracellular Strain Distribution of Endothelial Cells Exposed to Shear Stress2010

    • Author(s)
      M.Sato
    • Organizer
      The 6th World Congress on Biomechanics
    • Place of Presentation
      シンガポール,シンガポール
    • Year and Date
      2010-08-03

URL: 

Published: 2012-07-19  

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